ИЗМЕРИТЕЛЬНАЯ ТЕХНИКА

30

Рис. 1. Фигуры Лиссажу

Соотношение частот определяют следующим образом. Через изображение фигуры мысленно проводят две прямые линии: горизонтальную и вертикальную (правый крайний столбец на рис. 1). Отношение числа nг пересечений горизонтальной прямой с фигурой к числу nв пересечений вертикальной прямой с фигурой равно отношению частот напряжений, поданных на входы каналов Y и X осциллографа fY/fX = nг/nв. Тогда измеряемая частота определится как fY = fX nг/nв.

Этот метод применяют лишь при относительно небольшой кратности частот, не превышающей 10, так как в противном случае фигуры Лиссажу становятся запутанными и с трудом поддаются расшифровке.

3.1.2. Параметры импульса

Вследствие разброса характеристик элементов, из которых состоит любая радиоэлектронная аппаратура, невозможно получить меандр (прямоугольный сигнал) абсолютно прямоугольной формы, а тем более высокочастотный. Поэтому для измерения параметров импульса пользуются рис. 2, на котором представлена характерная форма основного импульса.

32

Здесь: И-И – исходный уровень при наличии базового смещения Еб; О-О – уровень основания; 1-1 – аппроксимирующая линия основания при наличии наклона основания; 2-2 – аппроксимирующая линия вершины при наличии наклона вершины; 3-3 – уровень вершины, определяемый как средний между максимальным Аmax и минимальным Аmin значениями сигнала на вершине; Аmax – амплитуда импульса при наличии наклона вершины; Аmin – амплитуда импульса при отсутствии наклона вершины; τ – длительность импульса; τф – длительность фронта импульса; τср – длительность среза импульса; а1 – выбросы до фронта импульса; аф – выбросы за фронтом импульса; а2 – выбросы до среза импульса; аср – выбросы за срезом импульса; ав – неравномерность вершины импульса; авн – наклон вершины импульса; ао – неравномерность основания импульса; аон – наклон основания импульса; Т – период импульсов.

Чем ближе форма импульса к идеальной, тем меньше параметров необходимо определять.

3.2. ОПИСАНИЕ ОБОРУДОВАНИЯ

Для измерения временных интервалов используется комплекс приборов, состоящий из универсального осциллографа С1-83 и универсального генератора импульсов Г5-78, для измерения частоты и фазы – из универсального осциллографа С1-83 и двух генераторов синусоидальных сигналов Г3-109.

Электронно-лучевой осциллограф С1-83, структурная схема которого изображена на рис. 3, содержит следующие функциональные узлы:

1.электронно-лучевая трубка (ЭЛТ);

2.входные делители (аттенюаторы);

3.предварительные усилители каналов I и II;

4.диодные ключевые схемы;

5.мультивибратор (коммутатор);

6.выходной усилитель Y;

7.промежуточный усилитель (в первом канале);

8.схему синхронизации (селектор синхронизации, триггер синхронизации и схему автоматического запуска развертки);

9.триггер развертки;

10.генератор развертки;

33

11.схему блокировки развертки;

12.усилитель канала Z (ключ);

13.выходной усилитель X;

14.калибратор;

15.блок питания.

Исследуемый сигнал подается на одно или одновременно на два гнезда «1MΩ35pF» тракта вертикального отклонения.

При помощи входных аттенюаторов выбирают величины сигналов, удобные для наблюдения на экране ЭЛТ.

Исследуемые сигналы усиливаются предварительными усилителями, в которых находятся элементы для балансировки, калибровки коэффициента отклонения («▼»), регулировки усиления (« »), а также смещения луча по вертикали(«»).

Усиленные сигналы с выходов предварительных усилителей поступают через диодную ключевую схему на выходной усилитель Y. Управление диодной ключевой схемой производится с помощью встроенного в нее мультивибратора. В зависимости от режима работы мультивибратора вертикальные каналы могут работать в одном из сле-

дующих режимов: «I», «…», «I ± II», «», «II, X – Y».

Кроме того, в I-ом канале предварительного усилителя имеется промежуточный усилитель, с выхода которого снимается сигнал для внутренней синхронизации от I-го канала, а также сигнал, поступающий на внешнее гнездо ШЗ и на выходной усилитель X, при работе осциллографа в режиме «II, X – Y».

Исследуемый сигнал с выхода промежуточного усилителя и с выхода выходного усилителя Y поступает на селектор синхронизации, который осуществляет выбор источника синхронизации «Внутр. I», «Внутр. I, II», «Внеш.» и вид связи с источником синхронизации (открытый, закрытый).

При работе в режиме «II, X – Y» к выходному усилителю Х вместо развертки подключается выход I-го канала усилителя Y. II-й канал усилителя Y подключен ко входу выходного усилителя Y.

Для периодической проверки коэффициента отклонения вертикального канала и проверки калибровки длительности развертки служит калибратор (амплитуды и длительности исследуемого сигнала).

35

Схема синхронизации усиливает исследуемый сигнал до необходимой величины и преобразует его в импульсы, запускающие генератор развертки (генератор пилообразного напряжения). Пилообразное напряжение необходимо для временной развертки луча ЭЛТ.

Генератор развертки может работать в автоколебательном и ждущем режимах. Схема блокировки предупреждает повторный запуск развертки при обратном ходе развертки и обеспечивает работу генератора развертки в автоколебательном режиме.

Усилитель развертки (выходной усилитель Х) предназначен для усиления пилообразного напряжения до величины, необходимой для нормальной работы ЭЛТ. С триггера развертки прямоугольные импульсы подаются на усилитель тракта «Z» и на бланкирующие (гасящие) пластины для гашения обратного хода развертки.

Блок питания обеспечивает всю схему необходимыми питающими напряжениями.

ЭЛО С1-83 имеет следующие органы управления:

1)ручка «» – регулирует яркость изображения;

2)ручка «» – регулирует четкость (фокус) изображения;

3)ручка «» – регулирует астигматизм луча;

4)ручка «» — регулирует освещение линий шкалы на экране ЭЛТ.

Органы управления тракта вертикального отклонения:

переключатели «V/ДЕЛ.» – устанавливают калиброванные коэффициенты отклонения каналов I и II;

потенциометры «▼» – регулируют коэффициенты отклонения каналов;

потенциометры « » – обеспечивают плавную регулировку коэффициентов отклонения обоих каналов с перекрытием не менее чем в 2,5 раза в каждом положении переключателей

«V/ДЕЛ.»;

потенциометры «» – регулируют положение лучей обоих каналов по вертикали;

«1MΩ35pF» – высокочастотные гнезда служат для подачи исследуемых сигналов;

36

переключатели режима работы входов усилителя в положениях:

«» – на вход усилителя исследуемый сигнал поступает с постоянной составляющей (открытый вход);

« » – вход усилителя подключен к корпусу;

«~» – на вход усилителя исследуемый сигнал поступает через разделительный конденсатор (закрытый вход);

переключатели режима работы усилителей в положе-

ниях:

 «I» – на экране ЭЛТ наблюдается сигнал канала I;

 «II, X – Y» – на экране ЭЛТ наблюдается сигнал канала

II;

 «I ± II» – на экране наблюдается алгебраическая сумма сигналов каналов I и II;

 «…» – на экране ЭЛТ наблюдаются изображения каналов обоих каналов, их переключение осуществляется с частотой

100 кГц;

 «» – на экране наблюдаются изображения сигналов обоих каналов, их переключение осуществляется в конце каждого прямого хода развертки;

переключатель инвертирования сигнала во II-м канале

вположениях:

«» – фаза сигнала не меняется;

«» – фаза сигнала меняется на 180º;

переключатели изменения усиления каналов в 10 раз,

совмещенные с ручкой «», в положениях:

 «х1» – коэффициент отклонения канала соответствует положению аттенюатора;

 «х10» – коэффициент отклонения канала соответствует положению аттенюатора, умноженному на 10;

Органы управления синхронизации:

потенциометр «УРОВЕНЬ» – выбирает уровень исследуемого сигнала, при котором происходит запуск развертки;

переключатель источника синхронизации в положени-

ях:

 «Внутр. I» – развертка синхронизируется сигналом с I- го канала;

37

«Внутр. I, II» – развертка синхронизируется сигналами обоих каналов (или одного);

«0,5–5 Внеш.» – развертка синхронизируется внешним сигналом амплитудой 0,5–5 В;

«5–50 Внеш.» – развертка синхронизируется внешним сигналом амплитудой 5–50 В;

«X – Y» – вход усилителя Х отключается от генератора развертки и подключается к I-му каналу усилителя Y, работа генератора развертки прекращается;

переключатель полярности синхронизирующего сигнала в положениях:

 «+» – развертка синхронизируется положительным перепадом запускающего сигнала;

 «–» – развертка синхронизируется отрицательным перепадом запускающего сигнала;

переключатель режима работы входа синхронизации в положениях:

 «~» – закрытый вход синхронизации;  «» – открытый вход синхронизации;

 « НЧ» – открытый вход синхронизации, подключается фильтр нижних частот;

« Внеш.» – гнездо для подачи внешнего синхронизирующего сигнала.

Органы управления разверткой:

переключатель «ВРЕМЯ/ДЕЛ.» – устанавливает калиброванный коэффициент развертки, когда ручка плавной регули-

ровки установлена в крайнее правое положение « »;

ручка «Плавно» – обеспечивает плавную регулировку коэффициента развертки с перекрытием в 2,5 раза в каждом положении переключателя «ВРЕМЯ/ДЕЛ.»;

потенциометр «» – обеспечивает перемещение луча по горизонтали;

переключатель «х1, х0,2» – увеличивает скорость развертки в положении «х0,2» в 5 раз;

«АВТ.» – в этом режиме вырабатывается пилообразное напряжение независимо от запускающего сигнала. Синхронизация осуществляется с частотой не ниже 100 Гц;

38

«ЖДУЩ.» – запуск развертки осуществляется только при наличии синхронизирующего сигнала;

«ПИТАНИЕ» – осуществляется включение и выключение прибора.

Обозначение «» соответствует утопленному положению ручки, а «» – вытянутому положению ручки. Для установки ручек в последнее положение необходимо их оттянуть вдоль оси до упора.

Для кнопочных переключателей недопустимо одновременное нажатие двух и более кнопок!

3.3.ПОСЛЕДОВАТЕЛЬНОСТЬ ВЫПОЛНЕНИЯ РАБОТЫ

3.3.1. Определение параметров импульса по осциллограмме

Установите органы управления и регулирования генератора импульсов Г5-78 в исходные положения согласно табл. 1. Если горит лампочка «», то генератор неисправен.

Установите органы управления ЭЛО в следующие положения: «V/ДЕЛ.» в положение «0,2 V»;

«,, НЧ» в положение «» или «~»;

«I», «…», «I ± II», «», «II, X – Y» в положение «I»; «+ –» в положение «+»; «, , » в положение «»;

«х1, х10» в положение «х10»; «АВТ., ЖДУЩ.» в произвольное положение; «ВРЕМЯ/ДЕЛ.» в положение «1 s»;

«Синхронизация» в положение «Внутр. I».

Соедините выход генератора Г5-78 «50 Ω» со входом I-го канала осциллографа кабелем со специальными разъемами. Ручками управления осциллографа добейтесь устойчивого крупного изображения сигнала.

Снимите изображение сигнала и масштабной сетки на кальку, запишите значения коэффициента отклонения «V/ДЕЛ.» и коэффициента развертки «ВРЕМЯ/ДЕЛ.».

Обработайте осциллограмму, руководствуясь рис. 2. Результаты запишите в табл. 2.

39

Таблица 1

Исходные положения органов управления универсального генератора импульсов Г5-78

3.3.2. Определение частоты и фазы периодических сигналов по фигурам Лиссажу

1)Соедините выходы генераторов со входами каналов осциллографа кабелями со специальными разъемами.

2)Установите органы управления обоих каналов ЭЛО в следующие положения:

«V/ДЕЛ.» в положение «0,1 V»;

«,, НЧ» в положение «»;